大型强子撞机检测罕见的HIGGS玻色子过程的证据：上帝的颗粒腐烂到一双μ子里

紧凑型μon螺线管（CMS）是大型强子对撞机（LHC）的通用探测器。它具有广泛的物理计划，从研究标准模型（包括HIGGS BOSON）来寻找可以构成暗物质的额外尺寸和粒子。CMS检测器围绕一个巨大的电磁线圈构建。它采取超导电缆的圆柱形线圈的形式，产生4特斯拉的磁场，约为地球磁场的100,000倍。磁场由钢制“轭”限制，该“轭”构成了探测器14,000吨重量的大部分。

大型特罗龙撞机的地图集和CMS合作已经看到了尚未观察到新型衰减的证据：Higgs玻色子腐烂进入一对μONs。

美国CMS - 全球CMS协作的美国队伍 - 在这一结果中发挥了至关重要的作用，有助于CMS探测器的出色性能。美国CMS成员在捕获粒子轨道的设计，施工和升级方面是有用的，捕获粒子轨道并帮助滤波电位信号从后台噪声：追踪器检测器，MUON探测器，MUON触发系统和计算系统。他们继续领导这些系统的成功维护和运营。

“美国CMS非常自豪地承认其成员在部署创新分析技术方面的重大影响，包括尖端AI方法，这对于建立HIGGS玻色子衰减的证据至关重要，”布朗大学说物理学家Meenakshi Narain，美国CMS合作的椅子。“这是一个罕见的过程，并找到证据，这是理解HIGGS粒子和标准模型的重要一步。”

CMS是与55个国家的238个研究员的国际会员合作。由美国能源部托管的美国CMS，由FERMi国家加速实验室举办了大约三分之一的CMS合作。

“取得的成就，提前达成了预期的内容，依赖于LHC提供的大型数据集和高级分析技术的探测器的优异表现，”CMS实验合作的发言人罗伯托卡林说。

CERN的地图集和CMS实验已经宣布了新的结果，表明HIGGS BOSON衰减成两个μON。MUON是电子的较重副本，构成宇宙问题含量的基本颗粒之一。虽然电子被归类为第一代粒子，但是μON属于第二代。Higgs玻色子腐烂的物理过程腐烂为μONs是一种罕见的现象，只有在5,000次衰变中只有一个Higgs玻色子。这些新结果对基本物理有关键的重要性，因为它们首次表明Higgs玻色子与第二代小学颗粒相互作用。

自2012年的发现以来，CERN的物理学家一直在研究HIGGS博森，以探讨这一非常特殊的粒子的性质。Higgs Boson，由大型强子撞机的质子碰撞，崩解 - 称为衰减 - 几乎瞬间进入其他颗粒。研究HIGGS玻色子属性的主要方法之一是分析如何衰减到各种基本粒子和崩解率中。

Higgs玻色子的候选者衰减成2个由CMS记录的muOn。

CMS实现了与3个西格玛的这种衰减的证据，这意味着将Higgs玻色子衰减到统计波动中的摩托车腐烂的可能性小于700中的一个。阿特拉斯的两个Sigma结果意味着机会是40中的一个。两种结果的组合会增加高于3西格玛的重要性，并为Higgs玻色子腐烂提供了强有力的证据。

“CMS很自豪能够实现对HIGGS玻色子的衰减，并为此过程显示第一个实验证据。Higgs Boson似乎也与第二代粒子同意，同意预测标准模型，这将通过我们预期的数据进一步改进，我们预期在下次运行中收集，“CMS的发言人罗伯托卡林说实验。

HIGGS玻色子是HIGGS田地的量子表现，它使质量与其相互作用的基本颗粒，通过布卢特-NENLERT-HIGGS机制。通过测量Higgs玻色子衰减成不同颗粒的速率，物理学家可以推断它们与HIGGS场的相互作用的强度：衰减速度越高，给定粒子，与该领域的相互作用越强。到目前为止，地图集和CMS实验已经观察到HIGGS玻色子衰减成不同类型的玻源，例如W和Z，以及诸如Taule leptons的较重的阴沉。在2018年测量了与最重的夸克，顶部和底部的互动。比较比较轻微更轻，并且它们与HIGGS场的互动较弱。因此，HGGS玻色子与μON之间的相互作用在LHC中没有看到。

一个候选地图集事件显示Higgs Boson衰减到两个μONs。

“这一证据对二代物质颗粒衰减的证据补充了一个高度成功的运行2 HIGGS物理计划。HIGGS玻色子属性的测量已经达到了精确的新阶段，并且可以解决罕见的衰减模式。这些成就依赖于大型LHC数据集，出色的效率和地图集探测器的性能，以及使用新颖的分析技术，“卡尔·雅各布斯，阿特拉斯发言人表示。

是什么让这些研究更具挑战性是，在LHC，对于每个预测的HIGGS玻色子腐烂到两个μONs，通过其他方法模仿预期的实验签名，存在成千上万的μ子对。Higgs Boson衰减对MuONs的特征签名是一个小的多余事件，这些事件群体在125个GEV中的凹部附近，这是Higgs玻色子的质量。将Higgs Boson隔离为muon - 对互动并不容易壮举。为此，这两个实验都测量了来自HGGS玻色子腐烂的MUON候选者的能量，动量和角度。此外，通过诸如复杂的背景建模策略和其他先进技术（如机器学习算法）的方法，分析的敏感性得到改善。CMS组合四个单独的分析，每个分析都优化，以通过特定的HIGGS Boson生产模式的可能信号对物理事件进行分类。阿特拉斯将他们的活动视为20类，针对特定的HIGGS玻色子生产模式。

迄今为止与标准模型预测一致的结果使用从LHC的第二次运行中收集的完整数据集。利用更多数据从粒子加速器的下一次运行和高光泽度LHC记录，ATLAS和CMS合作期望达到所需的灵敏度（5秒字节），以便将HIGGS玻色子衰减的发现发现到两个μONs和约束可能物理学理论超出标准模型，这将影响HIGGS玻色子的衰变模式。

参考：

“通过CMS协作，2020年7月29日，CMS物理分析摘要，”HGGS玻色子衰减√到一对M质子 - 质子碰撞中的一对μONs“.Report：
CMS-PAS-HIG-19-006

“通过Atlas Collaborations，19 000 000 2020年7月15日，搜索标准型号Higgs Boson的Dimuon衰变，高能量物理学 - 实验.Arxiv：
2007.07830